بررسي امكان توليد نانولوله و نانوالياف كربني از طريق واكنش سنتز احتراقي در سيستم C-Al-Fe2O3

Production investigation of carbon nanotubes/nanofibers via combustion synthesis in C-Al-Fe2O3 system

هدف از انجام اين تحقيق، بررسي قابليت توليد نانولوله هاي كربني و نانوالياف كربني از طريق سنتز احتراقي خودپيشرونده دما بالا است. همچنين فاكتورهاي موثر بر قابليت سنتز نانولوله ها و نانوالياف كربني از جمله سرعت پيشرفت واكنش و دماي آدياباتيك نيز بررسي شده است. به اين منظور تركيبات C-Al-Fe2O3 با مقادير متفاوت كربن فعال در حضور اتمسفر گاز آرگون تحت فرايند سنتز احتراقي قرار مي گيرند. تجهيزات مورد استفاده در بررسي نتايج اين واكنش، شامل ميكروسكوپ الكتروني عبوري، ميكروسكوپ الكتروني روبشي و پراش اشعه ايكس مي باشد. ميكروسكوپ هاي الكتروني روبشي و عبوري جهت مطالعه مورفولوژي و پراش اشعه ايكس به منظور مطالعه فازها به كار گرفته شدند. نتايج بدست آمده از ارزيابي ميكروسكوپ هاي الكتروني، نشانگر تشكيل نانولوله ها و نانوالياف كربني با مكانيزم رشد از نوك در نمونه C-Al-Fe2O3 با 5% وزني كربن فعال است. مشخص گرديد كه در پودرهاي با مقادير كربن فعال كمتر از 10% وزني، كربن فعال به عنوان منبع كربني عمل نموده و قابليت تشكيل نانولوله و نانوالياف كربني در حضور نانو ذرات آهن احيا شده از واكنش سنتز احتراقي را از خود نشان مي دهد.

The aim of this paper is the synthesis of Carbon Nanotubes and Carbon Nanofibers via self-propagation high-temperature synthesis (SHS) and the study of related parameters such as reaction rate, and adiabatic temperature. In this work, the SHS process was used in a C-Al-Fe2O3 system under argon atmosphere using different amounts of activated carbon powders. Scanning Electron Microscope, Transmission Electron Microscope, X-ray Diffraction pattern were used to characterize the products. Electron microscopes were used to study of carbon nanostructures morphology and X-ray Diffraction was used to phase detection. It was found that activated carbon, when added in an amount of more than 5%wt of pure form with respect to reactants weight percent does not participate in the chemical reaction but acts as a strong diluent, and controller of the reaction factors. Also, in the case of mixture with 5%wt activated carbon the formation of carbon nanotubes and nanofibers was observed. It was indicated that the carbon nanotubes and nanofibers grew according to tip growth mechanism.